宽带高速阵列接收处理技术的研究与实现

论文摘要

阵列信号处理是现代信号处理领域的一个重要分支,在雷达、声纳、通信、等领域得到了广泛的应用。但由于天线阵元间的互耦、通道不平衡、馈线长度的差异等都会造成通道不一致性,严重地影响阵列信号处理的性能,因此在进行阵列信号处理前必须对各通道的不一致性进行均衡。数字波束形成是阵列信号处理中重要的组成部分,对后续的数据处理有很大的影响,本论文对宽带多通道校准技术和宽带波束合成技术进行了深入的研究和分析,取得的研究成果如下：首先,对基于自适应均衡的宽带多信道校准算法进行了研究,利用自适应滤波原理综合出一个数字滤波器,对各信道的增益失配与相移失配进行精确的通道均衡补偿,该方法解决了多通道接收机之间的信道校准问题。其中给出了仿真结果,验证了算法的有效性,并且采用FPGA或DSP实现数字滤波器是一项成熟的技术,所以通过设计特定的数字滤波器来实现宽带多信道的校准在工程上是可实现的。其次,在很多情况下,要求基阵能够不失真地接收宽带信号,因此要求波束形成器的波束图具有与频率无关的特性。这里深入研究了利用自适应方法设计具有特定频率响应的FIR滤波器,用于进行时域宽带波束形成的应用,给出了仿真结果,验证了算法的有效性。最后,本论文重点研究了宽带阵列信号处理平台的设计,阐述了其工作流程和工作原理,对平台的重要部件进行了介绍,具体分析了如何实现各功能模块以达到整个平台的功能和指标要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.2 研究历史与现状
• 1.2.1 校准技术
• 1.2.2 宽带波束形成
• 1.2.3 阵列信号处理平台
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 宽带多通道校准技术
• 2.1 自适应校准系统设计
• 2.2 自校准算法
• 2.3 宽带校准性能分析
• 2.4 小结
• 第三章 宽带波束形成
• 3.1 宽带波束形成原理
• 3.1.1 频域宽带波束形成
• 3.1.2 时域宽带波束形成
• 3.2 特定频率响应FIR滤波器的设计
• 3.3 仿真分析
• 3.4 小结
• 第四章 宽带阵列处理平台设计
• 4.1 宽带阵列处理平台组成
• 4.2 宽带阵列处理平台功能设计
• 4.3 宽带阵列处理平台工作原理
• 4.4 关键部件设计
• 4.4.1 多路高速数传背板的设计
• 4.4.2 采样预处理板设计
• 4.4.3 波束形成板设计
• 4.5 小结
• 第五章 主要功能模块的设计与测试
• 5.1 并行高速传输模块设计
• 5.1.1 主要完成功能
• 5.1.2 具体实现
• 5.1.3 测试结果
• 5.2 宽带多通道校准模块设计
• 5.2.1 主要完成功能
• 5.2.2 工作流程
• 5.2.3 实测结果
• 5.3 宽带波束形成模块设计
• 5.3.1 主要功能
• 5.3.2 工作流程
• 5.3.3 实测结果
• 5.4 下变频模块设计
• 5.5 小结
• 第六章 结束语
• 6.1 全文总结
• 6.2 后续工作与展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果